专利名称：火工品药剂火焰感度测试仪的制作方法
技术领域：
本发明属于火工品技术领域，主要涉及一种火工品药剂性能测试装置，尤其涉及 一种对起爆药、击发药、点火药、烟火药等火工品药剂的火焰感度进行测定的专用测试仪器
背景技术：
大多数的火工品药剂是用点火的方式来激发其作用的，只有在极少数的情况下才 用爆炸等方式来引发作用，因此，为了解火工品药剂的点火性能，以及为研究解决火工品药 剂对火焰作用的可靠性与安全性，就需要了解火工品药剂的火焰感度值。用火工品药剂的 定量试样，在一定的高度受火焰作用后，观察其是否发火，计算其50%发火高度，即为该药 剂的火焰感度值。国内目前常用的HGY-I型火焰感度仪由立柱、点火装置、托盘、试样模及护罩等主 要部件组成，两根立柱支撑着放置试样的托盘和试样模，在立柱上刻有标尺，可以直接读出 点火高度，托盘可以上下移动，以人工方式调节点火高度。该仪器的试验原理可简述为电 热丝装在点火装置里面，当电热丝通电灼热后引燃黑药柱，利用黑药柱燃烧时喷出的火焰 作用于距黑药柱一定距离的被试样品，观察样品受到火焰作用后的反应(发火与否)，统计 一定数量试样的发火率或50%发火高度，作为试样的火焰感度值。HGY-I型火焰感度仪存 在以下缺陷(1)药剂试样与火焰源的高度调整灵活性差，每次点火试验完后，在充满残余 气体的仪器箱内人工调整测试距离，火焰高度调整精度较差，直接影响火工品药剂的火焰 感度测试精度；(2)该仪器存在观察盲点，无法进行低感度药剂的火焰感度测试；(3)采用 自耦变压器点燃黑火药柱，操作调试过程中易造成过压使电阻丝熔断损坏仪器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的不足，提供一种操作方便、测 试精度高、适用范围广的火工品药剂火焰感度测试仪。为解决上述技术问题，本发明提供的火焰感度测试仪包括含有药柱模和模座的点 火装置及电源、两根立柱、试样模、工作台、护罩、顶盖、底座、含有滚珠丝杠副和步进电机的 高度调整装置、两个滚珠导套、零位传感器、磁性感应块、限位传感器和控制仪，所述两根立 柱的两端分别固定在所述顶盖和所述底座上且位置对称于顶盖和底座之间的轴心线，所述 护罩安装在顶盖与底座之间；所述步进电机和点火装置均安装在顶盖上，所述药柱模通过 所述模座安装在顶盖的中心孔处；所述工作台通过所述两个滚珠导套安装在所述的两根立 柱上并可沿两根立柱滑动，所述试样模固定在工作台的台面上并与所述的药柱模正对，所 述磁性感应块则固定在工作台的一个侧面；所述滚珠丝杠副中的螺母与工作台固连，滚珠 丝杠副中的丝杠一端通过轴承与所述底座固连，另一端和步进电机的转轴固连；所述零位 传感器和限位传感器分别安装在顶盖和底座上，磁性感应块、零位传感器和限位传感器三 者位于一条直线上，当零位传感器与磁性感应块接触时向所述控制仪输出零位到信号，当 限位传感器与磁性感应块接触时向控制仪输出限位到信号；所述控制仪包括显示屏和装有测试控制软件包的可编程控制器，测试控制软件含有页面模块和距离控制模块，所述页面 模块的功能是在所述显示屏上显示一组功能按钮和含有“测试点设置”、“上移设置”和“下 移设置”项的参数设置栏，所述距离控制模块的功能是接收到“回机械零点按钮”命令，向 所述步进电机发送反向驱动指令；接收到所述零位到信号或所述限位到信号，向所述步进 电机发送停止转动指令；接收到“测试点按钮”命令，计算“测试点设置”栏中距离参数所对 应的电机步长数并向所述步进电机发送以该步长数正向运转指令；接收到“上移”或“下移” 按钮命令，计算“上移设置”或“下移设置”栏中距离参数所对应的电机步长数并向所述步 进电机发送以该步长数反向或正向运转指令。本发明还包括一个锁紧旋钮，锁紧旋钮安装在其中一个所述立柱上，且紧贴对应 滚珠导套的下端面，当锁紧旋钮旋紧时，所述工作台不能沿该立柱向下运动。在本发明中，所述点火装置的电源采用可控硅点火电源。本发明的有益效果体现在以下几个方面。(一 )本发明在现有感度仪的基础上，通过增加控制仪和由滚珠丝杠副和步进电 机组成的高度调整装置，实现了放置药剂试样的工作台至火焰源高度的智能化控制，即操 作人员通过在控制仪的显示界面上输入各种距离参数，高度调整装置在测试软件的控制 下，其步进电机带动工作台移动相应的距离而到达测试位置。由此，提高了点火高度的调整 精度，同时也提高了火工品药剂火焰感度测试精度。( 二)在控制仪软件的控制下，工作台能够准确地移动到零位，因此，本发明能够 实现零距离的点火距离，消除了现有技术中的测试盲点，从而可以对感度低的药剂进行火 焰测试。(三)本发明采用可控硅直流电源点燃火焰源的点火方式，避免了采用自耦变压 器点火方式在调试过程中电阻丝易熔断而损坏仪器的现象，保证了点火的可靠性。
图1是本发明火焰感度仪的结构组成示意图。图2是图1中所示工作台的连接关系示意图。图3是图1中所示点火装置的结构组成示意图。图4是控制仪在测试一发火工品药剂试样时的距离控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。如图1所示，本发明火焰感度仪的优选实施例包括含有滚珠丝杠副1、步进电机3 的高度调整装置、两个滚珠导套2、点火装置4及其可控硅点火电源、零位传感器5、两根立 柱6、试样模7、工作台8、磁性感应块9、锁紧旋钮10、护罩11、设有中心孔的顶盖12、限位传 感器13、底座14和控制仪23。两个滚珠导套2对应套在两根立柱6上。两根立柱6的两端分别固定在顶盖12和 底座14上且位置对称于顶盖12和底座14之间的轴心线。步进电机3安装在顶盖12上。 工作台8上设有两个位置对称的安装孔、中心定位孔和过孔(参见图2)，两个滚珠导套2对 应位于工作台8上的两个安装孔中且通过滚珠导套2上的法兰定位和固连；试样模7放置在工作台8上并通过中心定位孔定位，试样模7上放置待测火工品药剂试样。滚珠丝杠副1 中的螺母位于工作台8上的过孔中且两者固连，滚珠丝杠副1中的丝杠一端通过轴承与底 座14固连，另一端和步进电机13的转轴固连。锁紧旋钮10安装在其中一个立柱6上，且 紧贴该立柱上的滚珠导套2的下端面，当锁紧旋钮10旋紧时，滚珠导套2不能沿立柱6向 下运动，由此可以防止在运输和非工作状态时工作台8在重力作用下向下移动，从而避免 滚珠丝杠副1受力变形。磁性感应块9装在工作台8的一个侧面上，零位传感器5和限位 传感器13均选用霍尔开关且分别安装在顶盖12和底座14上，磁性感应块9、零位传感器5 和限位传感器13三者位于一条直线上，当磁性感应块9随工作台8向上移动到与零位传感 器5接触时，零位传感器5向控制仪23输出零位到信号，当磁性感应块9随工作台8向下 移动到与限位传感器13接触时，限位传感器13向控制仪23输出限位到信号。立柱6、工作 台8、顶盖12和底座14的材料均为45#钢。为了减少燃烧气体外溢，保证试验安全，本发 明的火焰感度测试仪在顶盖12与底座14之间安装了用有机玻璃制作的护罩11，通过护罩 11可以观察试样的燃烧情况，底座14的中心开有通风孔14-1，此孔可与抽风装置相连，以 便排出护罩11内由试样燃烧产生的废气。根据图3所示，固定在顶盖12上的点火装置4包括模座15、药柱模16、电阻丝17、 两根接线套18、连接套19、绝缘瓷座20、顶帽21和罩筒22。模座15为带有中心阶梯孔的 胶木圆柱体，其上端还带有一圈定位突沿。药柱模16为采用碳素工具钢TlOA制作的带有 中心阶梯孔的圆柱体。接线套18采用导电性较好的黄铜制作的T形中空圆柱体且下部带 有外螺纹。罩筒22为45#钢材料制作。顶帽21是由胶木制作的U形体且敞口端带有内螺 纹。连接套19为胶木制作的圆柱体，其上设有两端面导通的两个过孔且外壁中部设有环形 法兰，环形法兰一侧的圆柱上带有外螺纹。两根接线套18分别插入到连接套19上的两个 过孔中并通过紧固螺母使两者固连，其中，接线套18的环形面定位在连接套19螺纹一侧的 端面上。电阻丝17由Φ Imm的镍铬丝绕制成螺旋状，其两个接线端头分别由两根接线套18 中空的底端进上端出后接在绝缘瓷座20的两个输出接线端子上，绝缘瓷座20的两个输入 接线端子将与可控硅点火电源的两根引线相连。顶帽21的敞口端与连接套19的螺纹端连 接，罩筒22 —端则套在连接套19另一端圆柱体上且与环形法兰固连，由此构成了一个接电 组件。模座15位于顶盖12的中心孔中，其上端定位突沿与顶盖12的上端面接触。药柱模 16定位在模座15中的阶梯大孔中，接电组件中的罩筒22的底端与模座15的上端面接触， 电阻丝17的螺旋部分位于药柱模16的上端面上。控制仪23包括显示屏和装有测试控制软件包的可编程控制器。测试控制软件含 有页面模块、距离控制模块。页面模块可在显示屏上显示功能按钮组和参数设置栏，其中 功能按钮用于操作人员下达相关命令并包括“回机械零点”、“测试点”、“上移”和“下移”按 钮；参数设置栏包括“测试点设置”、“上移设置”和“下移设置”，其中，“测试点设置”栏用于 设置待测火工品药剂试样首次测试相距机械零点的距离，“上移设置”用于设置待测火工品 药剂试样相距前次测试位置的上移距离，“下移设置”用于设置待测火工品药剂试样相距前 次测试位置的下移距离。距离控制模块的功能是，接收到“回机械零点”按钮命令向步进电 机3发送反向驱动指令；接收到零位到信号或限位到信号向步进电机3发送停止运转指令； 接收到“测试点”按钮命令，计算“测试点设置”栏中距离参数所对应的电机步长数并向步 进电机3发送以该步长数正向运转指令；接收到“上移”或“下移”按钮命令，计算“上移设置”或“下移设置”栏中距离参数所对应的电机步长数并向步进电机3发送以该步长数反向 或正向运转指令。测试控制软件包的具体工作流程见图4。
本发明的使用方法及其作用过程如下。第一步，给控制仪23和电机3加电并松开锁紧旋钮10。第二步，点击控制仪23显示屏上的“回机械零点”按钮，步进电机3通过滚珠丝杠 副1带动工作台8向上移动，当磁感应块9与零位传感器5接触时，电机3停止运转。第三步，在显示屏的“测试点设置”栏中输入测试点位置数据并点击“测试点，，按 钮，步进电机3通过滚珠丝杠副1带动工作台8向下移动并到达测试点位置，将准备好的待 测火工药剂试样放入试样模7内，关好护罩11，在点火装置4的药柱模16内装一发黑火药 柱或导火索，调整电阻丝17高度以接近黑火药柱或导火索。第四步，打开可控硅点火电源开关给电阻丝17通电，电阻丝17的螺旋部分灼热后 点燃黑火药柱或导火索，黑火药柱或导火索产生感度测试用火焰，随即关闭可控硅点火电 源。第五步，如果火焰未点燃待测火工药剂试样，人工记录测试结果为“未发火”，之后 清理药柱模16。第六步，在显示屏的“上移设置”或“上移设置”栏中输入相对于前次测试的调整 位置数据并点击“上移”或“下移”按钮，步进电机3通过滚珠丝杠副1带动工作台8向上 或向下移动并到达调整位置；在点火装置4的药柱模16内装一发黑火药柱或导火索，调整 电阻丝17高度以接近黑火药柱或导火索。第七步，打开可控硅点火电源开关给电阻丝17通电，电阻丝17的螺旋部分灼热后 点燃黑火药柱或导火索，黑火药柱或导火索产生感度测试用火焰，随即关闭可控硅点火电 源。第八步，如果仍未火焰点燃待测火工药剂试样，人工记录测试结果为“未发火”，清 理药柱模16之后，重复第六至第八步，直到火焰点燃待测火工药剂试样，人工记录测试结 果为“发火”，至此，完成了一发待测火工药剂试样的测试。之后，清理试样模7和药柱模16， 并返回第一步进行下一发待测火工药剂试样的测试。在所有准备的待测火工药剂试样测试 结束后紧锁紧旋纽10。
权利要求
1.一种火工品药剂火焰感度测试仪，包括含有药柱模[16]和模座[15]的点火装置 [4]及电源、两根立柱[6]、两个滚珠导套[2]、试样模[7]、工作台[8]、护罩[11]、顶盖 [12]、底座[14]，所述两根立柱[6]的两端分别固定在所述顶盖[12]和所述底座[14]上 且位置对称于顶盖[12]和底座[14]之间的轴心线，所述护罩[11]安装在顶盖[12]与底 座[14]之间；其特征在于还包括含有滚珠丝杠副[1]和步进电机[3]的高度调整装置、 零位传感器[5]、磁性感应块[9]、限位传感器[13]和控制仪[23]，所述步进电机[3]和点 火装置[4]均安装在顶盖[12]上，所述药柱模通过所述模座[15]安装在顶盖的中心孔处； 所述工作台[8]通过所述两个滚珠导套[2]安装在所述的两根立柱[6]上并可沿两根立 柱[6]滑动，所述试样模[7]固定在工作台[8]的台面上并与所述的药柱模[16]正对，所 述磁性感应块[9]则固定在工作台[8]的一个侧面；所述滚珠丝杠副[1]中的螺母与工作 台[8]固连，滚珠丝杠副[1]中的丝杠一端通过轴承与所述底座[14]固连，另一端和步进 电机[13]的转轴固连；所述零位传感器[5]和限位传感器[13]分别安装在顶盖[12]和底 座[14]上，磁性感应块[9]、零位传感器[5]和限位传感器[13]三者位于一条直线上，当 零位传感器[5]与磁性感应块[9]接触时向所述控制仪[23]输出零位到信号，当限位传感 器[13]与磁性感应块[9]接触时向控制仪[23]输出限位到信号；所述控制仪[23]包括 显示屏和装有测试控制软件包的可编程控制器，测试控制软件含有页面模块和距离控制模 块，所述页面模块的功能是在所述显示屏上显示一组功能按钮和含有“测试点设置”、“上移 设置”和“下移设置”项的参数设置栏，所述距离控制模块的功能是接收到“回机械零点按 钮”命令，向所述步进电机[3]发送反向驱动指令；接收到所述零位到信号或所述限位到信 号，向所述步进电机[3]发送停止转动指令；接收到“测试点按钮”命令，计算“测试点设置” 栏中距离参数所对应的电机步长数并向所述步进电机发送以该步长数正向运转指令；接收 到“上移”或“下移”按钮命令，计算“上移设置”或“下移设置”栏中距离参数所对应的电机 步长数并向所述步进电机发送以该步长数反向或正向运转指令。
2.根据权利要求1所述的火工品药剂火焰感度测试仪，其特征在于还包括一个锁紧 旋钮[10]，锁紧旋钮[10]安装在其中一个所述立柱[6]上且紧贴对应滚珠导套[2]的下端 面，当锁紧旋钮[10]旋紧时，所述工作台[8]不能沿该立柱[6]向下运动。
3.根据权利要求1或2所述的火工品药剂火焰感度测试仪，其特征在于所述点火装 置[4]的电源采用可控硅点火电源。
全文摘要
本发明公开了一种火工品药剂火焰感度测试仪，属于火工品药剂性能测试领域。该装置在原有HGY-1型火焰感度仪的基础上，增加了含有滚珠丝杠副和步进电机的高度调整装置、控制仪、磁感应块、零位传感器和限位传感器，滚珠丝杠副与放置待测火工品药剂试样的工作台以及步进电机固连，在磁感应块、零位传感器和限位传感器的配合下，控制仪能够向步进电机发出多种驱动指令并使步进电机按指令给出的步长转动，从而带动工作台到达设定的试验位置。本发明解决了火工药剂感度试验中药剂试样高度的自动控制问题，不仅提高了点火高度的调整精度和测试精度；还实现了零距离的点火距离，可以对火焰感度低的药剂进行火焰感度测试；同时具有结构简单、操作方便、点火可靠等优点。
文档编号G01N25/50GK102004120SQ20101027609
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者华齐庆, 张建浩, 李凯, 杜云峰, 柳继昌, 洪智敏, 郑挺军, 陈敏慧 申请人:中国兵器工业第二一三研究所